CN101632914A - 石油化工工艺流程中余热能分级回收利用方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油化工工艺流程中余热能分级回收利用方法及其装置，属于余热回收技术领域，该方法包括：设置N温度级别的冷却水循环利用装置，各级冷却水循环利用装置的循环水路与原有化工工艺的冷却系统的循环水路均分别与石油化工工艺流程中的反应釜相连，反应釜工作时，实时检测反应釜的进水口温度和出水口温度，当反应釜的进水口温度小于等于原有化工工艺的冷却系统中冷却水的供水温度值时，则根据不同的出水口温度将相应级别冷却水循环利用装置的循环水路进行连通，当大于冷却水的供水温度值时，则将原有化工工艺的冷却系统的循环水路与反应釜相连通。本发明可将石油化工工艺装置中的余热进行分级利用，最大限度地实现节能减排降耗。
Description
技术领域
本发明属于余热回收技术领域，特别涉及石油化工工艺流程中余热能分级回收利用方法及装置。
背景技术
石油化工工艺中存在着大量的余热，这些余热是由化学反应产生的。不同的化学反应所产生的热量和温度都不一样，有的150～160℃，有的70～80℃。这些热量现在一般都通过冷却循环水带走，这种方式为工厂里设置与反应釜相连的冷却塔构成冷却水循环系统，由于冷却循环水的温度一般只有20～30℃，化学反应产生的热量虽然很多，但最后都汇集到这些冷却循环水中因而品位很低无法利用，还需要消耗电能用冷却水塔把这些冷却循环原水中的热量散发到空气中，不仅造成能量的巨大浪费，还会造成水分的大量蒸发损失。
发明内容
本发明的目的是为解决已有技术对石油化工工艺中冷却循环水无法充分的问题，提出一种石油化工工艺流程中余热能分级回收利用方法及其系统，可按不同温度段收集石油化工工艺中产生的化学反应余热，再根据这些余热的品位不同(即温度不同)，进行热量的回收利用，可最大限度地将石油化工工艺装置中的余热进行再利用，最大限度地实现节能减排降耗。
本发明提出的一种石油化工工艺流程中余热能分级回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)设置T1、T2、......、TN温度级别的冷却水循环利用装置，各级冷却水循环利用装置的循环水路与原有化工工艺的冷却系统的循环水路均分别与石油化工工艺流程中的反应釜相连，设置N个温度控制阈值T1、T2......TN，其中，T0＞T1＞T2＞......＞TN-1＞TN，其中，T0为反应釜中的化学反应产生的最低温度值，TN为原有化工工艺的冷却系统中冷却水的供水温度值，T1、......、TN-1为在T0-TN之间按大小顺序任意取值，N为正整数；
2)反应釜工作时，实时检测反应釜的进水口温度和出水口温度，当反应釜的进水口温度小于等于TN时，则根据不同的出水口温度对各级冷却水循环利用装置的循环水路进行切换，使相应温度级的冷却水循环利用装置的循环水路与反应釜相连通，实现按不同温度段收集石油化工工艺中产生的化学反应余热进行热量的回收利用；当反应釜的进水口温度大于TN时(此时不考虑出水口温度高低)，则将原有化工工艺的冷却系统的循环水路与反应釜相连通，以使多余的热量能够通过冷却水塔释放掉，保证石油化工工艺生产的正常进行。
上述当反应釜的进水口温度小于等于TN，各级冷却水循环利用装置的循环水路的切换条件为：
21)出水口温度温度大于T1时，将第1级冷却水循环利用装置的循环水路与反应釜相连通，同时关闭其它各级冷却水循环利用装置；第1级冷却水循环利用装置收集反应釜中的反应余热，从反应釜流出的循环水通过该装置进行余热利用后，流出的循环水再进入反应釜收集反应釜中的反应余热，构成第1级热能的循环利用；
22)出水口温度小于等于T1大于T2时，将第2级冷却水循环利用装置的循环水路与反应釜相连通，同时关闭其它各级冷却水循环利用装置；第2级冷却水循环利用装置收集反应釜中的反应余热，从反应釜流出的循环水通过该装置进行余热利用后，流出的循环水再进入反应釜收集反应釜中的反应余热，构成第2级热能的循环利用；
23)以此类推，出水口温度小于等于TN-1时，将第N级冷却水循环利用装置的循环水路与反应釜相连通，同时关闭其它各级冷却水循环利用装置；第N级冷却水循环利用装置收集反应釜中的反应余热，从反应釜流出的循环水通过该装置进行余热利用后，流出的循环水再进入反应釜收集反应釜中的反应余热，构成第N级热能的循环利用。
本发明提出的石油化工工艺流程中余热能分级回收利用系统，其特征在于，该系统主要包括：反应釜、分别相连在该反应釜出水口和入水口的出水口端检修阀门、入水口端的检修阀门、出水口端温度传感器、出水口端温度传感器、控制器，以及1、2、......、N级冷却水循环利用装置，各级冷却水循环利用装置均包括出水口端的余热回收电磁阀、入水口端的余热回收电磁阀，余热采集装置、循环水泵；其连接关系为：各级余热采集装置的出水口与本级循环水泵的进水口相连，各级循环水泵的出水口与入水口端的本级余热回收电磁阀的入水口相连，入水口端的各级余热回收电磁阀的出水口连通汇总后通过入水口端的检修阀门与反应釜入水口相连，反应釜的出水口通过出水口端的检修阀门分别与出水口端的各级余热回收电磁阀的入水口相连，出水口端的各级余热回收电磁阀的出水口与各级余热回收装置的回水口相连；控制器通过控制线与所有的电磁阀和所有的循环水泵相连，通过采集线与出水口端温度传感器、出水口端温度传感器相连；还包括通过检修阀门与反应釜相连的由冷却水塔、冷却水循环水泵、出水口端的冷却水电磁阀、入水口端的冷却水电磁阀构成的冷却系统，该冷却水循环水泵、出水口端的冷却水电磁阀、入水口端的冷却水电磁阀均分别与控制器相连。
本发明的特点和作用：
(1)本发明可以将石油化工工艺中所产生的化学反应余热按不同温度段收集起来，加以利用。可以充分利用这些余热，实现节能降耗。
(2)本发明通过对余热的充分利用，减少工艺冷却循环水的冷却量，减少冷却水塔的冷却耗能以及冷却水的蒸发损失，可以节约大量的水资源。
(3)本发明可广泛用于工艺加热、供暖、制冷等领域。
附图说明
图1为本发明的系统实施例的总体结构示意图。
具体实施方式
本发明提出的石油化工工艺流程中余热能分级回收利用方法及其装置结合附图及实施例详细说明如下：
本发明方法的实施例为应用在石油化工工艺中的化学反应所产生的热量为150～160℃的情况下的余热能分级回收利用方法。该方法具体包括以下步骤：
1)设置第1、2、3温度级别冷却水循环利用装置，三个温度级别冷却水循环利用装置的循环水路与原有化工工艺的冷却系统的循环水路均分别与石油化工工艺流程中的反应釜相连，设置3个温度控制阈值T1、T2、T3，T1、T2从T0-T3中取值，其中，T0为石油化工工艺中的化学反应所产生的热量的较低值，T3为原有化工工艺的冷却系统中冷却水的供水温度值，本实施例T0为150℃，T3为30℃，T1为95℃，T2为80℃；
2)反应釜工作时，实时检测反应釜的进水口温度和出水口温度，当反应釜的进水口温度小于等于30℃时，则根据不同的出水口温度对所述三个级别冷却水循环利用装置的循环水路进行切换，使相应温度级别的冷却水循环利用装置的循环水路与反应釜相连通，实现按不同温度段收集石油化工工艺中产生的化学反应余热进行热量的回收利用；当反应釜的进水口温度大于30℃时(此时不考虑出水口温度)，则将原有化工工艺的冷却系统的循环水路与反应釜相连通，以使多余的热量能够通过冷却水塔释放掉，保证石油化工工艺生产的正常进行。
上述当反应釜的进水口温度小于等于30℃，三个级别冷却水循环利用装置的循环水路的切换条件为：
21)出水口温度温度大于95℃时，将第1级冷却水循环利用装置的循环水路与反应釜相连通，同时关闭其它各级冷却水循环利用装置；第1级冷却水循环利用装置收集反应釜中的反应余热，从反应釜流出的循环水通过该装置进行余热利用后，流出的循环水再进入反应釜收集反应釜中的反应余热，构成第1级热能的循环利用；
22)出水口温度小于等于95℃大于80℃时，将第2级冷却水循环利用装置的循环水路与反应釜相连通，同时关闭其它各级冷却水循环利用装置；第2级冷却水循环利用装置收集反应釜中的反应余热，从反应釜流出的循环水通过该装置进行余热利用后，流出的循环水再进入反应釜收集反应釜中的反应余热，构成第2级热能的循环利用；
23)以此类推，出水口温度小于等于80℃时，将第3级冷却水循环利用装置的循环水路与反应釜相连通，同时关闭第1、2级冷却水循环利用装置；第3级冷却水循环利用装置收集反应釜中的反应余热，从反应釜流出的循环水通过该装置进行余热利用后，流出的循环水再进入反应釜收集反应釜中的反应余热，构成第3级热能的循环利用。
实现上述方法的装置实施例结构如图1所示，该装置主要包括：
反应釜1、分别设置在反应釜1出水口端和入水口端的两个检修阀门2、两个第一级余热回收电磁阀31、两个第二级余热回收电磁阀32、两个第三级余热回收电磁阀33、两个冷却水电磁阀34以及第一级余热采集装置41、第二级余热采集装置42、第三级余热采集装置43、冷却塔44，第一级循环水泵51、第二级循环水泵52、第三级循环水泵53、冷却水循环水泵54、控制器6，以及出水口端温度传感器、出水口端温度传感器(图中未示出)；其连接关系为：各级余热采集装置的出水口与本级循环水泵的进水口相连，各级循环水泵的出水口与入水口端的本级余热回收电磁阀的入水口相连，入水口端的各级余热回收电磁阀的出水口连通汇总后通过入水口端的检修阀门与反应釜入水口相连，反应釜的出水口通过出水口端的检修阀门分别与出水口端的各级余热回收电磁阀的入水口相连，出水口端的各级余热回收电磁阀的出水口与各级余热回收装置的回水口相连；控制器通过控制线与所有的电磁阀和所有的循环水泵相连，通过采集线与出水口端温度传感器、出水口端温度传感器相连。
上述装置要预先设置控制器的温度控制阈值，本实施例中预先设置三个控制阈值T1为95℃、T2为80℃、T3为30℃；在装置工作过程中，控制器根据三个控制阈值，控制三个级别的余热回收电磁阀及冷却水电磁阀的开启和关闭，在四个级别的冷却水循环回路的切换。上述正常工作过程中，出水口端和入水口端的两个检修阀门2均打开，若装置出现故障后则关闭两个检修阀门2进行故障排查及检修。
本实施例的工作过程为：
反应釜中的化学反应完成后，产生较高温度(本实施例中为150～160℃)，这时需要用冷却循环水进行冷却。由石油化工工艺流程原有的控制系统向控制器发出信号，控制器收到信号后，对反应釜的进水口温度和出水口温度进行实时检测，当控制器检测到反应釜的进水口温度小于等于30℃，出水口温度大于95℃时，首先通过控制器打开两个第一级余热回收电磁阀31，并启动第一级循环水泵51其它电磁阀及循环水泵关闭，反应釜较高品位的反应余热使循环水收集到较高温度后从反应釜的出水口流出，经出水口端的第一级余热回收电磁阀31送入第一级余热回收装置41加以利用，利用后的循环水从第一级余热回收装置41的出水口流出，经第一级循环水泵51、入水口端的第一级余热回收电磁阀31送入反应釜，构成高品位热能的第一级冷却水循环回路的余热回收利用；当控制器检测到反应釜的进水口温度小于等于30℃，出水口温度小于等于95℃大于80℃时，即反应釜出水口降至中等温度后，通过控制器关闭第一级余热回收电磁阀31和第一级循环水泵51，打开第二级余热回收电磁阀32和第二级循环水泵52，收集了反应釜中等品位的反应余热的中等温度的循环水从反应釜的出水口流出，经出水口端的第二级余热回收电磁阀32进入送入第二级余热回收装置42加以回收利用，利用后的循环水从第二级余热回收装置42的出水口流出，经第二级循环水泵52、入水口端的第二级余热回收电磁阀32送入反应釜，构成中等品位热能的第二级冷却水循环回路的余热回收利用；当控制器检测到反应釜的进水口温度小于等于30℃，出水口温度小于80℃时，即反应釜再降至较低温度后，通过控制器关闭第二级余热回收电磁阀32和第二级循环水泵52，打开第三级余热回收电磁阀33第三级循环水泵53，收集较低品位的反应余热的循环水从反应釜出水口流出，同样地送入第三级余热回收装置43加以回收利用，利用后的循环水从第三级余热回收装置43的出水口流出，经第三级循环水泵53、入水口端的第三级余热回收电磁阀33送入反应釜，构成低热能的第三级冷却水循环回路的余热回收利用，最后实现按不同温度段收集石油化工工艺中产生的化学反应余热进行热量的回收利用。
当热量的回收利用完成后如果反应釜的进水口温度大于30℃时(此时不考虑出水口温度高低)，则将原有化工工艺的冷却系统的循环水路与反应釜相连通，以使多余的热量能够通过冷却水塔释放掉，保证石油化工工艺生产的正常进行。
本实施例的各部件的详细说明如下：
1.反应釜：石油化工工艺流程中的原有装置，也是本装置回收利用的热源和需要冷却的设备。
2.检修阀门：普通蝶阀或闸阀，如DN50、DN100，均为国家标准的常规产品。
3.一、二、三级余热回收电磁阀及冷却水电磁阀，采用普通常闭电磁阀，该电磁阀通电则打开，断电则断开，如D971X-10-50、D971X-10-100，均为国家标准的常规产品。
4.一、二、三级余热采集装置：采用普通板式换热器或其它类型的换热器如BY10-80、BY20-100等，该装置可将热量传递给需要热量的工质或装置(属于常规技术)。
5.一、二、三级循环水泵及冷却水循环泵，采用普通热水型循环水泵，如立式离心泵ISL80-100、ISL100-160等，均为国家标准的常规产品。
6.控制器：可选用各种控制类产品，例如PLC控制器S300、S400等。
7.冷却塔：为国家标准的常规产品，如C90L、C120L等。
8.温度传感器：如铂电阻温度极Pt100、Pt200等，均为常规产品。
Claims (3)
1、一种石油化工工艺流程中余热能分级回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)设置T1、T2、......、TN温度级别的冷却水循环利用装置，各个级冷却水循环利用装置的循环水路与原有化工工艺的冷却系统的循环水路均分别与石油化工工艺流程中的反应釜相连，设置N个温度控制阈值T1、T2......TN，其中，T0＞T1＞T2＞......＞TN-1＞TN，其中，T0为反应釜中的化学反应产生的最低温度值，TN为原有化工工艺的冷却系统中冷却水的供水温度值，T1、......、TN-1为在T0-TN之间按大小顺序任意取值，N为正整数；
2)反应釜工作时，实时检测反应釜的进水口温度和出水口温度，当反应釜的进水口温度小于等于TN时，则根据不同的出水口温度对各级冷却水循环利用装置的循环水路进行切换，使相应温度级的冷却水循环利用装置的循环水路与反应釜相连通，实现按不同温度段收集石油化工工艺中产生的化学反应余热进行热量的回收利用；当反应釜的进水口温度大于TN时，则将原有化工工艺的冷却系统的循环水路与反应釜相连通，以使多余的热量能够通过冷却水塔释放掉，保证石油化工工艺生产的正常进行。
2、如权利要求1所述方法，其特征在于，所述当反应釜的进水口温度小于等于TN，各级冷却水循环利用装置的循环水路的切换条件为：
21)出水口温度温度大于T1时，将第1级冷却水循环利用装置的循环水路与反应釜相连通，同时关闭其它各级冷却水循环利用装置；第1级冷却水循环利用装置收集反应釜中的反应余热，从反应釜流出的循环水通过该装置进行余热利用后，流出的循环水再进入反应釜收集反应釜中的反应余热，构成第1级热能的循环利用；
22)出水口温度小于等于T1大于T2时，将第2级冷却水循环利用装置的循环水路与反应釜相连通，同时关闭其它各级冷却水循环利用装置；第2级冷却水循环利用装置收集反应釜中的反应余热，从反应釜流出的循环水通过该装置进行余热利用后，流出的循环水再进入反应釜收集反应釜中的反应余热，构成第2级热能的循环利用；
23)以此类推，出水口温度小于等于TN-1时，将第N级冷却水循环利用装置的循环水路与反应釜相连通，同时关闭其它各级冷却水循环利用装置；第N级冷却水循环利用装置收集反应釜中的反应余热，从反应釜流出的循环水通过该装置进行余热利用后，流出的循环水再进入反应釜收集反应釜中的反应余热，构成第N级热能的循环利用。
3、一种石油化工工艺流程中余热能分级回收利用系统，其特征在于，该系统主要包括：反应釜、分别相连在该反应釜出水口和入水口的出水口端检修阀门、入水口端的检修阀门、出水口端温度传感器、出水口端温度传感器、控制器，以及1、2、......、N级冷却水循环利用装置，各级冷却水循环利用装置均包括出水口端的余热回收电磁阀、入水口端的余热回收电磁阀，余热采集装置、循环水泵；其连接关系为：各级余热采集装置的出水口与本级循环水泵的进水口相连，各级循环水泵的出水口与入水口端的本级余热回收电磁阀的入水口相连，入水口端的各级余热回收电磁阀的出水口连通汇总后通过入水口端的检修阀门与反应釜入水口相连，反应釜的出水口通过出水口端的检修阀门分别与出水口端的各级余热回收电磁阀的入水口相连，出水口端的各级余热回收电磁阀的出水口与各级余热回收装置的回水口相连；控制器通过控制线与所有的电磁阀和所有的循环水泵相连，通过采集线与出水口端温度传感器、出水口端温度传感器相连；还包括通过检修阀门与反应釜相连的由冷却水塔、冷却水循环水泵、出水口端的冷却水电磁阀、入水口端的冷却水电磁阀构成的冷却系统，该冷却水循环水泵、出水口端的冷却水电磁阀、入水口端的冷却水电磁阀均分别与控制器相连。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BEIJING ZHONGKE HUAYU ENERGY TECHNOLOGY DEVELOPMEN Free format text: FORMER OWNER: ZHANG JUN Effective date: 20100527 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100080 2/F, NO.333, ZHONGGUANCUN, HAIDIAN DISTRICT, BEIJING TO: 100190 2/F, BUILDING 333, ZHONGGUANCUN, HAIDIAN DISTRICT, BEIJING |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20100527 Address after: 100190 Beijing, Zhongguancun, building two, floor 333, No. Applicant after: BEIJING ZHONGKE HUAYU ENERGY TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Address before: 100080, Haidian District, Zhongguancun, No. 333, two floor, Beijing Applicant before: Zhang Jun |
|
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHENYANG HUAYU GROUND SOURCE HEAT PUMP HEATING CO. Free format text: FORMER OWNER: BEIJING ZHONGKE HUAYU ENERGY TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD. Effective date: 20110915 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100190 HAIDIAN, BEIJING TO: 110027 SHENYANG, LIAONING PROVINCE |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20110915 Address after: 110027 Liaoning province Shenyang City Yuhong District Ji Li Lake Street No. 36-4 3-3-8 Applicant after: SHENYANG HUAYU GROUND SOURCE HEAT PUMP HEATING Co.,Ltd. Address before: 100190 Beijing, Zhongguancun, building two, floor 333, No. Applicant before: BEIJING ZHONGKE HUAYU ENERGY TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120118 Termination date: 20210826 |